2012年全国职业院校技能大赛高职组自动化生产线装配与调试竞赛项目

1、题C自动化生产线装配与调试任务书一、竞赛设备及工艺过程描述YL-335B自动生产线由供料、输送、装配、加工和分拣等5个工作单元组成，其中，供料、装配与加工、输送以及分拣单元等分别构成4个工作站，均设置一台PLC承担其控制任务，各PLC之间通过RS485串行通信的方式实现互连，系统主令工作信 号由连接到主站（输送站）PLC的触摸屏人机界面提供，主站与各从站之间通过网络交 换信息。构成分布式的控制系统。自动生产线的主要工作目标是把装配单元料仓内的金属、白色或黑色的小圆柱芯件 嵌入到供料单元提供的待装配工件（黑色或白色塑料）中，压紧加工后送往分拣单元按 一定的套件关系进行成品分拣。如图 1是已完成装

2、配和压紧加工的成品工件。图1已完成装配和加工的成品工件二、需要完成的工作任务（一）自动生产线设备部件安装完成YL-335B自动生产线的供料、装配、加工、分拣单元和输送单元的部分装配 工作，并把这些工作单元安装在 YL-335B的工作桌面上。1、各工作单元装置侧部分的装配要求如下： 输送单元装置侧部分的机械部件安装、气路连接工作已完成，并已定位在工作 台面上。抓取机械手各气缸初始位置要求如下，如不符合请适当调整。 提升气缸处于下降位置，手臂伸缩气缸处于缩回位置。 摆动气缸处于右限位位置，气动手指处于松开状态。完成供料、装配、加工和分拣各单元装置侧部件的安装和调整以及工作单元在工作台面上定位。各单

3、元的装配效果图见附页图0104。2、丫L-335B自动生产线各工作单元装置部分的安装位置如附页图05所示。图中,长度单位为毫米，要求安装误差不大于 1毫米。（二）气路连接及调整2、按照图2图5所示的供料、装配、加工和分拣单元的气动系统图完成该各工寺指气飪顶料气虹2B1气婵卜图3装配单元气动系统原理图冲 MJ4L手爪懈皤气泄6B1 6B2摆动气紅3Blg3B2档料气筍121B1手爪堤升气粗5B15B2加丄台伸缩5指101LZ1气AW AVV*X2YMX7VP4汇沐松图4加工单元气动控制回路工作原理图图5分拣单元气动控制回路工作原理图（三）电路设计和电路连接1、 输送单元的电气接线已经完成，请根据

4、工作任务的要求，设置松下A5伺服驱动器的参数。并请按实际接线测绘电路，在附页图06的电路图框（A3图纸）上，绘制输送单元的电气控制电路图，电路图应包括PLC的I/O端子分配和伺服驱动器主电路及控制电路，所设定的伺服驱动器的有关参数应以表格的形式绘制到电路图上；所设计的图纸的图形符号和 文字符号应符合国标 GB T 6988.1-2008 或机标 JB/2740-2008、JB/2739-2008 的规定。2、 根据工作任务的要求，完成供料站装置侧和PLC侧的电气接线，工作站装置侧 的信号分配和PLC的I/O分配请自行确定。3、装配-加工站PLC侧的电气接线已完成，请继续完成装置侧的电气接线，装

5、置侧各传感器及电磁阀到接线端口上的信号端子的分配、PLC的I/O分配请自行确定。4、根据工作任务的要求，完成分拣单元装置侧和 PLC侧的电气接线，并根据运行要求设定变频器有关参数（其中要求斜坡下降时间或减速时间参数不小于0.5S ）。6、说明： 所有连接到接线端口的I/O信号线应套上标号管，标号的编制自行确定。 PLC侧所有端子接线必须采用压接方式。（四）各站PLC网络连接本系统的PLC网络指定输送单元作为系统主站。请根据您所选用的PLC类型，选择合适的网络通信方式并完成网络连接。（五）连接触摸屏并组态用户界面触摸屏应连接到系统中主站 PLC的相应接口。在TPC7062K人机界面上组态画面，

6、要求用户窗口包括引导界面、输送站传送功能测试界面（以下简称测试界面）和全线运 行界面（以下简称运行界面）三个窗口。1、为生产安全起见，系统应设置操作员组和技师组两个用户组别。具有操作员组 以上权限（操作员组或技师组）的用户才能启动系统。触摸屏上电并进行权限检查后，启动引导界面。该界面的组态要求，参见图6说 明如下:自动化生产找装配与调试引字界面円熔王常柑示翻站桃毎齬示崭试I*扎召配JU FLC1*： U图6引导界面 图中的工位号填写操作者所在的工位号，PLC类型请填写您所使用的PLC类型（S7-200系列、FX系列或H2U系列）设备上电后，PLC将传送有关网络是否正常状态、本站设备是否处于初始

7、位置 状态、本站按钮/指示灯模块中的模式选择开关 SA所处位置等信息至触摸屏。界面上 的4个指示灯应显示相应状态。界面上的操作提示区中所提示的操作信息及操作要求如下： 当SA选择测试模式时，若本站设备尚未处于初始状态，提示“ 设备尚未处于初 始状态，请执行复位操作！ ”这时可触摸“复位按钮”或按下按钮/指示灯模块中的SB2 按钮，PLC将执行设备复位程序，使设备返回初始状态。 当SA选择测试模式时，若本站设备已处于初始状态，提示“请按测试键，进入测试模式界面”此时可触摸界面上的“进入测试”按钮，切换到测试模式界面。 当SA选择运行模式时，若存在网络故障、或本站设备尚未处于初始状态，提 示“网络

8、故障、或设备尚未处于初始状态，不能进入运行状态 ”此时触摸“进入运行” 按钮无效。 当SA选择运行模式时，若网络正常、且本站设备已在初始状态，提示“请按运行键，进入运行模式界面”。这时具有技师组权限的用户，可触摸“进入运行”按钮，在权限检查通过后切换到 运行模式界面。若操作者无此权限，界面上将弹出“您没有操作权限！”的提示框，触摸该提示框内确认按钮，提示框消失。2、传输站传送测试界面用以测试抓取机械手 从某一起始单元传送工件到某一目标 单元的功能，包括从供料到装配、装配到加工、加工到分拣、供料到分拣、装配到分拣 等5个项目的测试。该界面的组态应按下列功能自行设计： 界面上应设置5个测试项目的选

9、择标签。项目未被选择时，标签的文字和边框供料至救配均呈黑色，例如；;触摸该标签，测试项目被选择，标签的文字和边框均呈红色。如果该测试尚未开始，再次触摸该标签，项目选择将复位。 界面上应设置启动测试的按钮，某一测试项目被唯一选择后，触摸“测试启动” 按钮或按下按钮/指示灯模块中的SB1按钮，该项目测试开始。此时该选择标签旁的指 示灯将被点亮，表示该项目测试在进行中。测试过程中，界面上应显示抓取机械手装置 的当前位置坐标值。测试完成后，标签旁的指示灯熄灭。 如果触摸了 2个或2个以上的项目选择标签，将发生“多 1报警”，界面上的“多1报警”指示灯将快速闪烁。此时应复位测试尚未开始的选择标签，使报警

10、消除。界面上应设置抓取机械手装置越程故障报警指示灯。发生左右极限越程故障时， 报警指示灯快速闪烁，直至故障被复位。若界面上5个测试项目的选择标签均在复位状态， 这时可触摸“返回引导界面” 按钮返回到引导界面。3、运行界面窗口组态应按下列功能自行设计：界面上可设定计划生产套件总数，并显示生产过程中尚须完成的套件总数。界面上应能以表格的方式记录已推入各工位的两种套件的套数。在人机界面上设定分拣单元变频器的运行频率（20Hz40Hz ）。实时显示变频 器启动后的输出频率（精确到0.1Hz ）。提供全线运行模式下系统启动信号。提供能切换到引导界面的按钮。只有系统停止状态，切换按钮才有效。指示网络中各从

11、站的通信状况（正常、故障）。指示各工作单元的运行、故障状态。其中故障状态包括： 供料单元的供料不足状态和缺料状态。 装配单元的供料不足状态和缺料状态。 输送单元抓取机械手装置越程故障（左或右极限开关动作），以及工作单元运行 中的紧急停止状态。发生上述故障时，有关的报警指示灯以闪烁方式报警。（六）程序编制及调试1、输送单元的复位操作设备上电后，输送单元抓取机械手装置可能不在初始状态。 此时人机界面将不能从 引导界面切换到输送站传送功能测试界面或全线运行界面。为此可触摸“复位按钮”或按下按钮/指示灯模块中的SB2按钮进行复位操作。使抓取机械手的摆动气缸和气动手 指置于初始位置，并使装置返回到原点。

12、复位操作时，返回原点的速度可自行设定。复位过程中，输送单元按钮/指示灯模块中指示灯HL1以每秒1次的频率闪烁，直到复位完成后熄灭。2、单站测试模式单站测试模式包括：输送站传送功能测试；供料、装配 -加工和分拣站利用本站主 令器件实现各站的功能测试。进行单站测试时，各站的方式转换开关 SA应设置到单站 位置。输送站单站测试 抓取机械手装置从某一起始单元传送工件到某一目标单元的功能测试当人机界面处于测试界面，且在界面上选择测试项目后，PLC程序应根据所选项目，按下表要求使相应指示灯点亮或熄灭，以提示现场操作人员进行相关操作。项目名称供料至装配装配到加工加工到分拣供料到分拣装配到分拣指示灯状态HL1

13、常亮HL2常亮HL3常亮HL1、HL2 常亮HL2、HL3 常亮现场操作人员根据所选项目，在项目起始单元工作台放置一个工件， 然后触摸人机界面上的“测试启动”按钮或按下按钮/指示灯模块中的SB1按钮，该项测试开始。 测试动作顺序如下：A. 抓取机械手装置移动到起始单元工作台正前方，然后从工作台抓取工件。B. 抓取动作完成后，机械手装置向目标单元移动。到达目标单元工作台的正前方后, 即把工件放到工作台上，然后机械手各气缸返回初始位置，项目测试完成。C. 项目测试完成后，除非在人机界面上复位该项测试选择，否则，测试仍可按上述 步骤再次进行。注：抓取机械手装置的移动速度指定为 400mm/s。抓取机

14、械手抓取和放下工件的步骤请自行确定。某项测试开始后，若发生“多1报警” ,PLC将向人机界面发出报警信号，但 该项测试仍然继续。 运行的安全及可靠性测试A. 紧急停车处理：如果在测试过程中出现异常情况，可按下急停按钮，装置应立即 停止工作。急停复位后，装置应从急停前的断点开始继续运行。B. 越程故障处理：发生左或右限位开关动作的越程故障时，伺服电机应立即停车，并且必须在断开伺服驱动器电源再上电后故障才有可能复位。若判断越程故障为限位开关误动作， 则应在驱动器重新上电故障复位后，按下输送 站按钮/指示灯模块上SB2按钮，人工确认该越程故障为误动作，系统将继续运行。若 误动作发生在机械手装置移动期

15、间，应采取必要的措施保证继续运行的精确度。供料站单站测试要求： 设备上电和气源接通后，若工作单元的两个气缸满足初始位置要求，且料仓内 有足够的待加工工件，则“正常工作”指示灯 HL1常亮，表示设备准备好。否则，该 指示灯以1Hz频率闪烁。 若设备准备好，按下启动按钮SB1，工作单元将处于启动状态，指示灯HL3点 亮。这时按一下推料按钮SB2,表示有供料请求，设备应执行把工件推到出料台上的操 作。每当工件被推到出料台上时，“推料完成”指示灯HL2亮，直到出料台上的工件被 人工取出后熄灭。工件被取出后，再按 SB2,设备将再次执行推料操作。 若在运行中料仓内工件不足，则工作单元继续工作，但“正常工

16、作”指示灯HL1以1Hz的频率闪烁。若料仓内没有工件，则HL1指示灯和HL2指示灯均以0.5Hz 频率闪烁。设备在本次推料操作完成后停止。 除非向料仓补充足够的工件，工作站不能 再启动。 装配-加工站单站测试要求： 设备上电和气源接通后，若两个单元各气缸满足初始位置要求，装配单元料仓 上已经有足够的小圆柱芯件（以下简称芯件）。则“正常工作”指示灯HL1常亮，表示 设备准备好。否则，该指示灯以1Hz频率闪烁。 装配单元测试：A. 若设备准备好，按下SB1按钮，装配单元启动，“装配运行”指示灯HL2常亮。 如果回转台上的左料盘内没有芯件， 就执行下料操作；如果左料盘内有芯件，而右料盘 内没有芯件，

17、执行回转台回转操作。B. 如果回转台上的右料盘内有芯件且装配台上有待装配工件，执行装配机械手抓取芯件，嵌入待装配工件中的操作。C. 完成装配任务后，装配机械手应返回初始位置，等待下一次装配。D. 若在运行过程中再次按下 SB1按钮，则供料机构应立即停止供料，在装配条件满足的情况下，装配单元在完成本次装配后停止工作，指示灯HL2熄灭。E在运行中发生“芯件不足”报警时，警示灯中红色灯以1Hz的频率闪烁，绿色和黄色灯保持常亮。装配单元继续工作；在运行中发生“芯件没有”报警时，红色警示 灯以亮1秒，灭0.5秒的方式闪烁；黄色灯熄灭，绿色灯保持常亮。装配单元在完成本 周期任务后停止。除非向料仓补充足够的

18、工件，该单元不能再启动。 加工单元测试A.设备准备好后，按下SB2按钮，加工单元启动，“加工运行”指示灯HL3常亮。 当待加工工件送到加工台上并被检出后， 设备执行将工件夹紧，送往加工区域冲压，完 成冲压动作后返回待料位置的工件加工工序。如果没有停止信号输入，当再有待加工工 件送到加工台上时，加工单元又开始下一周期工作。B.在工作过程中，再次按下SB2按钮，加工单元在完成本周期的动作后停止工作。 HL3指示灯熄灭。分拣站单站测试要求： 设备上电和气源接通后，若工作单元的三个气缸满足初始位置要求，传送带电机处于停止状态，则 “正常工作”指示灯HL1常亮，表示设备准备好。否则，该指示 灯以1Hz频

19、率闪烁。 若设备准备好，按下启动按钮SB1，系统启动，“设备运行”指示灯HL3常亮。同时，“请求进料”指示灯HL2常亮，传送带在停止待料状态。当传送带入料口人工随 机地放下一个成品工件后，HL2变为1HZ闪烁表示禁止下料。按下确认按钮SB2, 变频器即启动，驱动传动电动机以频率为25Hz的速度，把工件带往分拣区。如果被传 送的工件满足某一工位的推入条件，则工件到达该工位中间时传送带停止，由相应的推 料气缸把工件推入工位槽中。推料气缸缩回到位后，HL2恢复常亮，表示可再次下料。 工件分拣到各工位的原则如下：A. 由金属芯白色工件、白色芯白色工件、黑色芯白色工件各一个搭配组合成第一 种套件；由金属

20、芯黑色工件、白色芯黑色工件、黑色芯黑色工件各一个搭配组合成第二 种套件。各套件中不考虑三个工件的排列顺序。B. 工位一和工位二均可存放上述两种套件的任一种。即：若工位一槽内没有工件，则传送带送来的任一属性的工件都可推入之。但如果工位一已有一个工件，则后续推入 的工件必须满足套件关系。例如设工位一已有一个金属芯白色工件， 则下一个推入工位 一的工件必须是黑色芯白色工件，或白色芯白色工件。如果工位一已推满一组套件，则 人工把这三个工件取出，清空该工位。上述分拣规则同样适于工位二。如果传送带送来的的工件均满足工位一与工位二的 推入条件，则工位一优先。C. 如果传送带送来的工件均不满足工位一和工位二的

21、推入条件，应将其传送到工 位三推入。（注：工位三是回收工位，全线运行时槽内工件人工回收到供料单元的料仓） 在运行过程中再按一次SB1按钮，在完成当前工件的分拣任务后，本次测试结 束，HL2、HL3均熄灭。3、正常情况下系统全线运行模式系统的启动人机界面切换到运行界面窗口后，输送站PLC程序应首先检查网络通讯是否正常， 各工作站是否处于初始状态。初始状态是指： 各工作站的方式转换开关均置于联机方式。 输送单元抓取机械手装置在初始位置且已返回参考点停止。 供料单元和装配单元料仓内有足够的工件。 各从站均处于准备就绪状态。若上述条件中任一条件不满足，则安装在装配站上的绿色警示灯以0.5Hz的频率闪烁

22、。红色和黄色灯均熄灭。这时系统不能启动。如果网络正常且上述各工作站均处于初始状态，则绿色警示灯常亮。若人机界面中设定的计划生产套件总数大于零，则允许启动系统。此时若触摸人机界面上的启动按钮 或输送站SB1按钮，系统启动。绿色和黄色警示灯均常亮，并且输送站、供料站、和 分拣站的指示灯HL3常亮，装配-加工站的HL2、HL3指示灯常亮，表示系统在全线方 式下运行。注：若系统启动前供料或装配或加工单元工作台上留有工件。且本次运行是上电后直接进入或进行单站测试以后切换而来，请人工清除留有的工件后再启动系统。正常运行过程 系统启动后，若供料单元的出料台上没有工件，就执行把工件从料仓推出的操作。 系统启动

23、后，若供料单元出料台已推出工件、装配单元装配台有装配完成的工件、 加工单元加工台有加工完成的工件，相应从站就向主站发出 搬离请求。主站则根据其抓 取机械手装置是否空闲以及各从站搬离条件是否满足给予响应。 若供料单元有搬离请求，装配单元装配台没有工件，且输送站抓取机械手装置在 空闲等待中，则抓取机械手装置立即前往原点。到达后执行抓取供料单元出料台上工件 的操作。动作完成后，伺服电机驱动机械手装置以不小于 400mm/s的速度移动到装配 单元装配台的正前方，把工件放到装配单元的装配台上。 机械手装置缩回到位后，恢复 空闲状态。 若装配单元有搬离请求，加工单元加工台没有工件，且输送站抓取机械手装置在

24、空闲等待中，抓取机械手装置应立即前往装配单元装配台抓取已装配的工件，然后从装配站向加工单元运送工件，到达加工单元加工台正前方，把工件放到加工台上。机械手 装置的运动速度要求与相同。机械手装置缩回到位后，恢复空闲状态。 若加工单元有搬离请求，分拣单元进料口没有工件，且输送站抓取机械手装置在 空闲等待中，则抓取机械手装置应立即前往加工单元加工台正前方， 抓取已压紧的工件， 抓取动作完成后，机械手臂逆时针旋转 90。在分拣站传送带停止运行后手臂伸出，执 行在传送带进料口上方把工件放下的操作。操作完成并缩回到位后，顺时针旋转 90 恢复空闲状态。 若加工单元的搬离条件和供料单元的搬离条件同时被满足，则

25、主站优先响应加工单元的搬离请求。 装配-加工站的工艺工作过程与单站过程相同，但必须在主站机械手在相应工作台放置工件完成，手臂缩回到位后工作过程才能开始。 分拣站在系统启动时，应使所记录已推入各工位的两种套件的套数清零。 当进料 口传感器检测到工件且输送站机械手已缩回到位后， 变频器以人机界面中所指定的频率 的80%驱动传送带电机运转，把工件带往分拣区，分拣原则与单站相同。系统的正常停止推出到分拣站工位一和工位二的总套件数达到指定数量时，一批生产任务完成，系统发出停止运行指令。该指令发出后的处理要求如下： 供料站接收到该指令时，立即停止推出工件出料台。 若输送站正在响应某一从站的搬离请求，则应在响应完成，抓取机械手恢复空闲状态后，以350mm/s的速度返回原点。若搬离请求的目标单元为装配或加工单元， 在接收到工件后，应完成本次装配或加 工任务然后停止，但应保留装配完成或加工完成的信号。 若搬离请求的目标单元为分拣 单元，所接收到的工件应不再进行分拣而直接传送到工位三